DE102013216306A1

DE102013216306A1 - Raumkühlende Steuerung für Raumlüftungsvorrichtung mit Wärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE102013216306A1
Application number: DE102013216306.1A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Martin; Thomas Schally
Original assignee: Blumartin GmbH
Current assignee: Blumartin GmbH
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-19

Abstract

Es wird beschrieben eine Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand (16) eines Raums (17), wobei die Lüftungsvorrichtung (1) aufweist: eine Lüftereinrichtung (7, 8) zum Fördern eines ersten, in den Raum (17) hineinführenden Luftaustauschstroms (6) und einen zweiten, aus dem Raum (17) hinausführenden Luftaustauschstrom (3), einen Wärmetauscher (2) zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen (6, 3), einen Umgehungskanal (12), um den ersten Luftaustauschstrom (6) unter Umgehung des Wärmetauschers (2) in den Raum (17) hineinzuführen, eine Messeinrichtung (18, 19) zur Messung der Temperatur von angesaugter Luft beider Luftaustauschströme (6, 3), eine Eingabeeinrichtung (15), die dazu ausgebildet ist, dass ein Benutzer daran Vorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung (4) machen kann, und eine Betriebssteuereinrichtung (11), die auf Basis der Vorgaben und der Temperatursignale die Lüftereinrichtung (7, 8) und die Luftstromstelleinrichtung (13, 14) zur Einstellung der Luftaustauschströme (6, 3) ansteuert, und bei einer Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur, die einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, auf geräuschintensive Anforderung die Lüftungsvorrichtung in einen Direktlüftungsbetrieb steuert, in dem die Lüftereinrichtung (7, 8) mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate läuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand eines Wohn- oder Büro-Raums, wobei die Lüftungsvorrichtung aufweist: eine Lüftereinrichtung zum Fördern eines ersten, in den Raum hineinführenden Luftaustauschstroms und einen zweiten, aus dem Raum hinausführenden Luftaustauschstrom, wobei die Lüftereinrichtung eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen, einen Umgehungskanal und eine Luftstromstelleinrichtung, die ausgebildet sind, den ersten Luftaustauschstrom unter Umgehung des Wärmetauschers in den Raum hineinzuführen, eine Messeinrichtung zur Messung der Temperatur von angesaugter Luft beider Luftaustauschströme und zur Abgabe von entsprechenden Temperatursignalen für eine Außentemperatur und eine Innentemperatur, eine Eingabeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, dass ein Benutzer daran Vorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung machen kann, und eine Betriebssteuereinrichtung, die mit der Lüftereinrichtung, der Luftstromstelleinrichtung, der Messeinrichtung und der Eingabeeinrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf Basis der Vorgaben und der Temperatursignale die Lüftereinrichtung und die Luftstromstelleinrichtung zur Einstellung der Luftaustauschströme anzusteuern.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand eines Raums, wobei eine Lüftungsvorrichtung verwendet wird, die aufweist: eine Lüftereinrichtung zum Fördern eines ersten, in den Raum hineinführenden Luftaustauschstroms und einen zweiten, aus dem Raum hinausführenden Luftaustauschstrom, wobei die Lüftereinrichtung eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen, und einen Umgehungskanal, durch den der erste Luftaustauschstrom unter Umgehung des Wärmetauschers in den Raum hineinführbar ist, angesaugte Luft beider Luftaustauschströme gemessen wird, um eine Außentemperatur und eine Innentemperatur zu ermitteln, Benutzervorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung bereitgestellt werden, und auf Basis der Benutzervorgaben und der Außen- und Innentemperatur die Lüftereinrichtung und die Luftstromstelleinrichtung zur Einstellung der Luftaustauschströme angesteuert werden.
Durch bessere Gebäudeisolierung und effizientere Heizanlagen gelingt es, den Energiebedarf für die Gebäudeheizung mehr und mehr zu senken. Aus verschiedenen Gründen ist jedoch ein Mindestluftaustausch zwischen Gebäudeinnerem und Gebäudeäußerem durch die thermische Gebäudehöhle zwingend erforderlich. Die Wärmeverluste bei solcher Lüftung werden deshalb mehr und mehr zu einer besonders störenden Größe. Man setzt deshalb Lüftungsvorrichtungen mit Wärmetauschern ein, um lüftungsbedingte Wärmeverluste zu reduzieren. Aus Effizienzgründen sind dabei rekuperative Lüftungsvorrichtungen zu bevorzugen, welche die sensible Wärme des Innenraums im Winter rückgewinnen bzw. es in Sommernächten erlauben, den Innenraum zu kühlen. Eine solche Lüftungsvorrichtung ist z. B. aus der DE 10 2010 042 950 B4 oder der DE 10 2010 042 948 A1 bekannt.
Um den Wirkungsgrad hoch zu halten, muss auf die Luftführung besonders geachtet werden. Hierbei sind vier Luftströme zu unterscheiden, die in ihrer Bezeichnung auf den Raum bezogen sind. Der Abluftstrom wird aus dem Raum abgezogen und tritt an der Lüftungsvorrichtung nach Wärmerückgewinnung als Fortluftstrom aus. In den Raum gibt die Lüftungsvorrichtung den Zuluftstrom ab, welcher als Außenluftstrom am Gebäudeäußeren angesaugt wird.
Dezentral arbeitende, sogenannte Komfort-Lüftungsvorrichtungen erfreuen sich steigender Beliebtheit. Sie können einfach installiert werden. Auch steht der Lärmschutz im Vordergrund, da solche Geräte in aller Regel vom Raum aus sichtbar sind. Für die Geräuschentwicklung einer Lüftungsvorrichtung sind die Luftfördervorrichtungen von besonderer Bedeutung. Andererseits sind Randbedingungen für die zu fördernden Luftmengen zu beachten, insbesondere was Feuchte und CO₂-Gehalt im Raum angeht.
Eine grundsätzliche Anforderung an dezentrale Lüftungsanlagen besteht darin, dass sie möglichst ohne Wartungsaufwand betrieben werden können. Die Lüftungsvorrichtung muss so ausgestaltet sein, dass sie ohne weitere Mitwirkung des Endverbrauchers einen möglichst optimalen Betrieb realisiert. Auch hier hat sich die Einstellung der Luftfördereinrichtung als ganz wesentlicher Aspekt herausgestellt.
Insbesondere dezentrale Anlagen, die nur einen Raum oder mehrere Räume, nicht aber ein Gebäude versorgen, werden üblicherweise vom Benutzer selbst bedient. Die Einstellung der Lüftungsvorrichtung ist für die erreichbare Energieeinsparung wie auch für die Qualität der Raumluft von besonderer Bedeutung. Letztlich kann die Lüftungsvorrichtung aber nur den Luftaustausch einstellen, der zwischen Raum und Gebäudeäußerem erfolgt. Die meisten dezentralen Lüftungsgeräte verlangen vom Benutzer, dass er Drehzahlen von Gebläsemotoren einstellt. Es sind aber auch Gebläseautomatiken bekannt, welche eine automatische Gebläsemotorregelung auf Basis eines gemessenen Luftparameters vornehmen, beispielsweise der relativen Feuchte, für die dann ein maximaler Feuchtewert vorgeben wird.
Um die Akzeptanz von dezentralen Lüftungsvorrichtungen durch eine möglichst einfache Bedienung zu erleichtern, schlägt die gattungsbildende DE 10 2011 002 734 A1 ein Steuerungskonzept für eine dezentrale Lüftungsvorrichtung vor und offenbart eine Lüftungsvorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art. Die Druckschrift weist darauf hin, dass der Umgehungskanal, in dem der in den Raum laufende Luftaustauschstrom den Wärmetauscher umgeht, nicht nur zum Vereisungsschutz, sondern auch für einen Direktlüftungsbetrieb verwendet werden kann, der den Raum kühlt. Es ist vorgeschlagen, den Direktlüftungsbetrieb durchzuführen, wenn die Raumtemperatur über einem oberen Grenzwert liegt und die Außenluft kühler ist. Da im Direktlüftungsbetrieb keine Wärmerückgewinnung erfolgt, wird auf diese Art der Raum gekühlt. Weiter ist beschrieben, dass der Direktlüftungsbetrieb unter bestimmten Bedingungen unterbrochen werden kann, beispielsweise wenn eine Feuchte im Raum unerwünscht ansteigen würde. Die Druckschrift weist insbesondere darauf hin, dass der Direktlüftungsbetrieb automatisch eingeleitet wird.
Im Zentrum des Steuerungskonzeptes der DE 10 2011 002 734 A1 steht ein sogenannter Komfortparameter, der dem Benutzer der Lüftungsvorrichtung nicht mehr eine Vielzahl von Einstellgrößen bereitstellt, sondern nur noch eine einzige. Damit entfallen aufwendige Programmierschritte.
Andere technische Lösungen, wie beispielsweise in Form der DE 20218363 U1 sehen vor, dass ein Benutzer für verschiedene Größen Grenzwerte individuell einstellen und dadurch den Betrieb der Vorrichtung in vielen Details beeinflussen kann. In Umsetzung dieses Konzeptes sind im Zusammenhang mit dem Direktlüftungsbetrieb Geräte bekannt, die die fünf verschiedenen Grenzwerte, welche der Benutzer vorgibt, verwenden, um die Bedingungen für das Einleiten eines Direktlüftungsbetriebes sowie die Gestaltung des Direktlüftungsbetriebes möglichst feinfühlig einstellen zu können.
Da sich herausgestellt hat, dass der Kühlungsbedarf in Wohn- oder Bürogebäuden größere Bedeutung erhält, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsvorrichtung sowie ein Betriebsverfahren bereitzustellen, mit dem ein verbesserter Direktlüftungsbetrieb möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand eines Raums, wobei die Lüftungsvorrichtung aufweist: eine Lüftereinrichtung zum Fördern eines ersten, in den Raum hineinführenden Luftaustauschstroms und einen zweiten, aus den Raum hinausführenden Luftaustauschstrom, wobei die Lüftereinrichtung eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen, einen Umgehungskanal und eine Luftstromstelleinrichtung, die ausgebildet sind, den ersten Luftaustauschstrom unter Umgehung des Wärmetauschers in den Raum hineinzuführen, eine Messeinrichtung zur Messung der Temperatur von angesaugter Luft beider Luftaustauschströme und zur Abgabe von entsprechenden Temperatursignalen für eine Außentemperatur und eine Innentemperatur, eine Eingabeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, dass ein Benutzer daran Vorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung machen kann, und eine Betriebssteuereinrichtung, die mit der Lüftereinrichtung, der Luftstromstelleinrichtung, der Messeinrichtung und der Eingabeeinrichtung verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf Basis der Vorgaben und der Temperatursignale die Lüftereinrichtung und die Luftstromstelleinrichtung zur Einstellung der Luftaustauschströme anzusteuern, wobei die Eingabeeinrichtung zur Anforderung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes, in dem der erste Luftaustauschstrom durch den Umgehungskanal fließt, ausgebildet ist, und die Betriebssteuereinrichtung, sobald die Eingabeeinrichtung eine Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes signalisiert, eine Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur ermittelt, indem sie von der Innentemperatur die Außentemperatur abzieht, und, wenn die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb steuert, indem sie die Luftstromstelleinrichtung so ansteuert, dass der erste Luftaustauschstrom durch den Umgehungskanal fließt, und die Lüftereinrichtung mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate betreibt, bis eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen oder die Eingabeeinrichtung signalisiert, dass der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb abzuschalten ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiter gelöst mit einem Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand eines Raums, wobei eine Lüftungsvorrichtung verwendet wird, die aufweist: eine Lüftereinrichtung zum Fördern eines ersten, in den Raum hineinführenden Luftaustauschstroms und einen zweiten, aus dem Raum hinausführenden Luftaustauschstrom, wobei die Lüftereinrichtung eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen, und einen Umgehungskanal, durch den der erste Luftaustauschstrom unter Umgehung des Wärmetauschers in den Raum hineinführbar ist, angesaugte Luft beider Luftaustauschströme gemessen wird, um eine Außentemperatur und eine Innentemperatur zu ermitteln, Benutzervorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung bereitgestellt werden, wobei die Benutzervorgaben eine Anforderung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes sind, nach Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes eine Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur ermittelt und, solange die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb betrieben wird, indem der erste Luftaustauschstrom durch den Umgehungskanal geführt wird und die Lüftereinrichtung mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate betrieben wird, bis eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen oder die Benutzervorgaben eine Abwahl des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes anzeigen.
Das erfindungsgemäße Konzept verfolgt keinen der eingangs genannten Ansätze, die entweder dem Benutzer jegliche Einflussmöglichkeiten vorenthalten oder eine detaillierte Programmierung erfordern. Stattdessen kann nun der Benutzer über die Eingabeeinrichtung einen geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb anfordern kann, in dem die Luftförderung mit sehr großem, nämlich mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate erfolgt. Dies ist eine Abkehr vom Stand der Technik, als man dort immer eine möglichst geringe Luftförderrate einzustellen bestrebt ist, um die Lüftungsvorrichtung möglichst geräuscharm, energiesparend und filterverbrauchsarm laufen zu lassen, u. a. da hohe Geräuschbelastungen durch eine Lüftungsvorrichtung von Benutzern in der Regel nicht akzeptiert sind. Der erfindungsgemäß vorgesehene, geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb mit hoher Förderrate erwies sich nach Untersuchungen der Erfinder jedoch überraschend als vorteilhaft, da er es Benutzern erlaubt, zu Zeitpunkten, zu denen sie nicht im Raum sind, eine möglichst rasche Kühlung zu bewirken. Der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt somit eine vorteilhafte Ergänzung bisheriger Steuerkonzepte vor, da er die Vorteile einer komfortparameterbasierten Steuerung mit den Vorteilen der detaillierten Programmierung einer Lüftungsvorrichtung vereint. Durch Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebs kann der Benutzer für eine vorübergehende Zeit eine unter üblichen Betriebsbedingungen gemäß Komfortparameter vergleichsweise „unkomfortable“ Betriebsweise der Lüftungsvorrichtung erzwingen. Er kann dies z. B. dann tun, wenn ihn dieser unkomfortable Betrieb der Lüftungsvorrichtung persönlich nicht beeinträchtigt, beispielsweise weil er später nicht im Raum sein wird.
Die geräuschintensive Direktlüftung kann durch eine automatisch eingeleitete Direktlüftung ergänzt werden, die allerdings geräuscharm, d. h. mit minimaler Luftförderrate (i. d. R. unter 20 %) arbeitet.
Die erfindungsgemäße Anforderung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes kann optional weiter ergänzt werden durch eine automatische Ausführung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes, wenn erkannt wird, dass keine Person im Raum ist. Dies erfolgt in einer Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass eine CO₂- und/oder Feuchtemessung im Raum vorgenommen wird und anhand des entsprechenden Messwertes erkannt wird, ob eine Person im Raum ist. Ist dies nicht der Fall, kann der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb mit hoher Luftförderrate problemlos ohne Komforteinbußen für Benutzer ausgeführt werden.
Eine automatische Direktlüftung wäre jedoch störend, wenn eine Heizungsperiode vorliegt. In solchen Perioden ist es die Regel, dass die Innentemperatur des Raumes über der Außentemperatur liegt, und ein Direktlüftungsbetrieb wäre energetisch sehr nachteilig. Es ist deshalb eine Ausführungsform vorgesehen, die automatischen Direktlüftungsbetrieb jeder Art sperrt, wenn keine heizungsfreie Jahresperiode vorliegt. Ob dies der Fall ist, erkennt diese Ausführungsform der Erfindung durch Mittelung der Außentemperatur über mindestens 16, bevorzugt mindestens 18, besonders bevorzugt mindestens 24 Stunden, und bei Überschreitung eines Grenzwertes wird entschieden, dass eine heizungsfreie Jahresperiode vorliegt. Der Grenzwert wird bevorzugt abhängig von einer Wunschtemperatur gewählt, die der Benutzer für den Raum vorgibt. Dennoch wird der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb auf Anforderung auch bei Grenzwertunterschreitung zugelassen, da er beim Übergang von Winter auf Sommer günstig sein kann, wenn die Mittelung noch keine heizungsfreie Jahresperiode anzeigte.
Der Umgehungskanal hat in Lüftungseinrichtungen in der Regel eine Absperrklappe. Ist diese offen, strömt die Luft schon aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes durch den Umgehungskanal und nicht durch den Wärmetauscher. Unter Effizienzgesichtspunkten ist es in einer Ausführungsform vorgesehen, eine Absperrklappe zum Verschließen eines Ausgangs des Wärmetauschers (bezogen auf den in den Raum hineinfließenden Luftaustauschstrom) vorzusehen und diese im Direktlüftungsbetrieb zusätzlich zu verschließen.
Je höher die Luftförderrate ist, die im geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb eingesetzt wird, desto größer ist der Kühlungseffekt. Es ist deshalb bevorzugt, im geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb die Lüftereinrichtung mit mindestens 80 % des Maximalwertes der Luftförderrate zu betreiben. Der Maximalwert ist in dieser Beschreibung auf den maximalen Einstellwert, der an der Luftfördereinrichtung vorgegeben werden kann, bezogen, berücksichtigt also nicht Schwankungen der tatsächlichen Luftförderrate, die aufgrund von unterschiedlichen Filterbeladungen etc. auftreten können.
In einer Ausführungsform wird der Komfortparameter bei der Wahl der Luftförderrate im geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb berücksichtigt. Gleiches gilt optional für den Schwellwert zwischen Innentemperatur und Außentemperatur, der zur Freigabe des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes überschritten werden muss.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schemadarstellung einer Lüftungsvorrichtung für einen Raum eines Wohn- oder Bürogebäudes, und
2 ein Ablaufdiagramm für eine raumkühlende Steuerung der Lüftungsvorrichtung der 1.
Soweit in dieser Beschreibung von einer Betriebssteuereinrichtung oder Steuerung des Betriebes die Rede ist, ist damit im technisch normativen Sinne eine Leiteinrichtung gemeint, die sowohl Steuerungsfunktionen, also die Vorgabe eines Wertes ohne rückkoppelnde Regelung, als auch Regelfunktionen übernehmen kann. Der Begriff „Steuerung“ wird in dieser Beschreibung nicht ausschließlich darauf beschränkt verwendet, dass damit eine Rückkopplung im Sinne einer Regelung ausgeschlossen sei. Vielmehr wird der Begriff „Steuerung“ als Oberbegriff für eine rückkoppelnde und eine nicht-rückkoppelnde Steuerung verwendet.
1 zeigt schematisch eine Lüftungsvorrichtung 1, das zum Einbau in eine thermische Gebäudehülle eines von Menschen benutzten Gebäudes, also eines Büro- oder Wohngebäudes, ausgebildet ist. Die thermische Gebäudehülle ist eine Außenmauer 16 eines Raums 17. Wesentlicher Bestandteil der dezentralen Lüftungsvorrichtung 1 ist ein Wärmetauscher 2, der einen Wärmeübergang zwischen einer aus dem Raum 17 abgezogenen Abluft und einer dem Raum vom Gebäudeäußeren zugeführten Zuluft bewirkt. Der Wärmetauscher 2 ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet, wie das Schemabild der 1 zeigt. Die Lüftungseinrichtung 1 ist ein dezentrales Lüftungsgerät, da sie den Luftaustausch direkt durch die Gebäudehülle in den Raum bewirkt.
Die Lüftungsvorrichtung 1 zieht einen Abluftstrom 3 aus dem Raum 17 ab und bläst ihn als Fortluftstrom 4 nach Durchtritt durch den Wärmetauscher 2 am Gebäudeäußeren aus. Gegenläufig dazu wird ein Frischluftstrom 5 außen an der Wand 16 angesaugt und über den Wärmetauscher 2 geführt, worauf er als Zuluftstrom 6 im Raum 17 austritt. Die Bezeichnungen der Ströme sind auf den Raum bezogen, wie dies für Lüftungsvorrichtungen üblich ist. Der Wärmetauscher 2 erwärmt den Frischluftstrom 5 durch Wärme, die er dem Abluftstrom 3 entnimmt. Zur Förderung des Abluftstroms 3 ist ein Abluftlüfter 7 vorgesehen. Der Zuluftstrom 6 wird von einem Zuluftlüfter 8 gefördert. Filter 9 und 10 filtern den Außenluftstrom 5 bzw. den Abluftstrom 3 beim Eintritt in die Lüftungsvorrichtung 1.
Die Lüftungsvorrichtung 1 wird von einer Betriebssteuereinrichtung 11 gesteuert, die über nicht näher bezeichnete Leitungen insbesondere mit dem Abluftlüfter 7 und dem Zuluftlüfter 8 verbunden ist. Die Lüftungsvorrichtung 1 verfügt über einen Umgehungskanal 12, mit dem die Zuluft unter Umgehung des Wärmetauschers 2 geführt werden kann. Dies geschieht dann, wenn Klappen 13, 14 entsprechend gestellt sind. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der von außen angesaugte Frischluftstrom 5 im Wärmetauscher 2 angewärmt wird.
Im Abluftstrom 3 sowie im Frischluftstrom 5 sitzen Temperatursensoren 18 und 19. Sie erfassen die Außentemperatur und die Innentemperatur und sind mit der Betriebssteuereinrichtung 11 verbunden.
Fließt die Luft durch den Umgehungskanal 12, findet ein Direktlüftungsbetrieb statt und die Zuluft wird nicht angewärmt. Dieser Direktlüftungsbetrieb ist besonders vorteilhaft, wenn die Innentemperatur über der Außentemperatur liegt, und die Innentemperatur höher ist, als eine Solltemperatur für die Innentemperatur im Raum 17.
In einigen Ausführungsformen ist die Betriebssteuereinrichtung 11 mit weiteren Sensoren verbunden. In einer Ausführungsform erfasst sie mittels eines CO₂-Sensors den CO₂-Gehalt der Luft im Raum 17. In einer weiteren Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich im Abluftstrom 3 ein Feuchtesensor angeordnet, der die relative Feuchte des Abluftstroms 3 misst.
Im Raum 17 verfügt die Lüftungsvorrichtung 1 über ein Eingabepanel 15, das in einer Ausführungsform als 1-Knopf-Bedienung ausgebildet ist. Am Eingabepanel 15 stellt der Benutzer einen Komfortparameter C ein, wählt beispielsweise eine von fünf Komfortstufen. Die Betriebssteuereinrichtung 11, die sowohl mit dem Eingabepanel 15 als auch mit den Sensoren verbunden ist, ermittelt in einer Ausführungsform aus dem Komfortparameter C Vorgaben für die relative Feuchte der Luft im Innenraum, den CO₂-Gehalt und die Innenraumtemperatur. Bei diesen Vorgaben handelt es sich beispielsweise um ein Schwankungsband, das um einen Mittelwert für die jeweilige Größe herum liegt, nicht notwendigerweise symmetrisch. Im einfachsten Fall sind die Vorgaben Sollwerte oder untere und obere Grenzwerte. Die Betriebseinrichtung 11 steuert dann Abluft- und Zuluftlüfter 7 und 8 so an, daß die einzelnen Größen innerhalb der Abweichungsvorgaben bleiben oder den Sollwert möglichst einnehmen.
Läßt sich dies nicht realisieren, nimmt die Betriebssteuereinrichtung 11 eine Priorisierung der Abweichungsvorgaben vor.
Grundsätzlich ist die Steuerung gemäß dem Komfortparameter C auf möglichst geräuscharmen Betrieb der Lüftungsvorrichtung 1 hin ausgerichtet. Die Betriebssteuereinrichtung 11 stellt also an Abluftlüfter 7 und Zuluftlüfter 8 immer die geringst mögliche Förderrate ein, wobei grundsätzlich auf einen balancierte Luftförderung geachtet wird, damit die Luftaustauschströme in den Raum 17 hinein (Zuluftstrom 6) und aus dem Raum heraus (Abluftstrom 3) gleich groß sind. Andernfalls würde sich gegenüber dem Gebäudeäußeren ein Druckunterschied zum Raum 17 aufbauen. Dies ist nicht gewünscht.
Wie bereits erwähnt, kann die Lüftungsvorrichtung 1 in einem Direktlüftungsbetrieb laufen, in dem der Frischluftstrom 5 unter Umgehung des Wärmetauschers 2 geführt wird. Die Betriebssteuereinrichtung 11 steuert die Lüftungsvorrichtung 1 in den Direktlüftungsbetrieb, in dem sie die Klappe 14 öffnet und die Klappe 13 schließt. Der Benutzer kann am Eingabepanel 15 durch eine spezielle Betätigung einen geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb anfordern, der von den üblichen Vorgaben eines möglichst leisen Betriebs der Lüftungsvorrichtung 1 abweicht. Bei der Ausführungsform mit 1-Knopf-Bedienung drückt der Benutzer den Knopf über eine gewisse Zeitdauer, beispielsweise länger als 5 Sek. Das Betriebssteuergerät 1 wechselt dann in einen geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb, wenn es außen um ein vorbestimmtes Maß kälter ist als drinnen. Der dabei abgearbeitete Verfahrensablauf ist in 2 schematisch dargestellt.
In einem Schritt S0 startet das Verfahren. Anschließend wird in einem Schritt S1 geprüft, ob am Eingabepanel 15 der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb angefordert wurde, beispielsweise der Knopf der 1-Knopf-Bedienung länger als eine gewisse Zeitdauer, z. B. 5 Sek., gedrückt wurde. Ist dies der Fall, wird im Schritt S1 nach rechts im Ablaufdiagramm der 2 weitergesprungen. Hierbei sei angemerkt, dass positive Abfrageergebnisse (J-Verzweigungen) im Ablaufdiagramm der 2 durchgängig waagrechte Ablaufpfeile bedeuten. Negative Abfrageergebnisse, d. h. Verneinungen einer Abfrage führen zu nach oben oder unten aus dem jeweiligen Symbol auslaufenden Folgepfeilen.
Ergab sich in Schritt S1, dass der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb nicht angefordert wurde, wird zu Schritt S0 zurückgesprungen.
Wurde ein geräuschintensiver Direktlüftungsbetrieb angefordert, fragt die Betriebssteuereinrichtung 11 in einem Schritt S2 die Temperaturwerte der Temperatursensoren 18 und 19 ab und berechnet die Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur.
In einem Schritt S3 wird anschließend geprüft, ob die Differenz einen Schwellwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, weil die Innentemperatur nicht um den Schwellwert über der Außentemperatur liegt, wird zu Schritt S0 zurückgesprungen. Andernfalls ist es im Raum 17 wärmer als draußen. Dann wird in einem Schritt S4 zum einen eine Zeitschaltuhr auf einen vorbestimmten Wert gesetzt, beispielsweise mindestens 2 oder 3 Std., und zum anderen ein geräuschintensiver Direktlüftungsbetrieb eingeleitet, wobei der Abluftlüfter 7 und der Zuluftlüfter 8 auf einen vergleichsweise hohen Wert gesetzt werden, nämlich beispielsweise auf 50 % der Förderrate, in einer anderen Ausführungsform auf 80 % der Förderrate und in einer dritten Ausführungsform auf 90 % oder 100 % der Förderrate. Nun läuft die Lüftungsvorrichtung 1 im geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb mit hoher Förderrate, d. h. mit vergleichsweise hoher Geräuschentwicklung und zugleich vergleichsweise hoher Kühlleistung.
Anschließend wird in einem Schritt S5 erneut die Außentemperatur und Innentemperatur an den Temperatursensoren 18 und 19 abgefragt und die Temperaturdifferenz ermittelt. Ein nachfolgender Schritt S6 prüft, ob die Temperaturdifferenz (immer noch) über dem Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, wird mit einem Schritt S7 fortgefahren, in dem geprüft wird, ob das Setzen des Zeitschaltgliedes weniger als die genannte Zeit (2 oder 3 Std.) zurückliegt. Ist dies der Fall, wird zum Schritt S5 zurückgesprungen, d. h. es wird erneut die Differenztemperatur ermittelt. Liegt hingegen das Setzen des Zeitschaltgliedes mehr als 2 oder 3 Std. zurück, ist der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb zu beenden und es wird zum Start des Verfahrens, d. h. zum Schritt S0 zurückgesprungen.
Der Ablauf gemäß 2 sorgt dafür, dass der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb vom Betriebssteuergerät 11 nur unter folgenden Bedingungen durchgeführt wird:

1. Der Benutzer hat den Direktlüftungsbetrieb am Eingabepanel 15 angefordert.
2. Die Innentemperatur liegt über der Außentemperatur im Raum 17, wobei die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
3. Der Direktlüftungsbetrieb ist noch nicht länger als eine vorbestimmte Zeitdauer, z. B. 2 oder 3 Std. durchgeführt worden.

Alle drei Bedingungen müssen kumulativ erfüllt sein, damit der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb eingeleitet oder fortgeführt wird.
Folgende Modifikationen und Ergänzungen sind für die Ausführung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes möglich:
In einer Ausführungsform erkennt das Betriebssteuergerät 11 selbsttätig, ob eine Heizperiode vorliegt, z. B. anhand einer Mittelung der Außentemperatur. Liegt dieser Mittelwert über einem Grenzwert, welcher optional abhängig von einer angewählten oder ermittelten Soll-Raumtemperatur liegt, kann erkannt werden, dass eine heizfreie Periode vorliegt.
Das Betriebssteuergerät kann das Anfordern des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes am Eingabepanel 15 in einer weiteren Ausführungsform alternativ ersetzen durch eine Detektion, ob eine heizungsfreie Periode vorliegt und keine Person im Raum ist. Letzteres kann anhand des CO₂-Gehaltes oder des Feuchtegehaltes im Raum 17 erkannt werden, wie in der gattungsgemäßen Druckschrift geschildert. Somit erfolgt der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb auf Anforderung und auch automatisch.
In einer anderen Ausführungsform kann der Schwellwert, mit dem die Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur überprüft wird, abhängig vom Komfortparameter, welcher am Eingabepanel 17 eingestellt wurde, gewählt werden.
Die Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebs wird in einer Ausführungsform vom Betriebssteuergerät 11 dahingehend ausgewertet, dass erkannt wird, dass mindestens für die nächsten 24 Std. eine heizfreie Periode vorliegt.
Die Schritte S2 und S3 können entfallen. Dann schaltet das Gerät kurz in den Direktlüftungsbetrieb – nämlich mindestens bis zum ersten Durchlauf durch die Schritte S5 und S6. Daran erkennt ein Benutzer, dass die Anforderung erfolgreich war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010042950 B4 [0003]
DE 102010042948 A1 [0003]
DE 102011002734 A1 [0008, 0009]
DE 20218363 U1 [0010]

Claims

Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand (16) eines Raums (17), wobei die Lüftungsvorrichtung (1) aufweist: – eine Lüftereinrichtung (7, 8) zum Fördern eines ersten, in den Raum (17) hineinführenden Luftaustauschstroms (6) und einen zweiten, aus den Raum (17) hinausführenden Luftaustauschstrom (3), wobei die Lüftereinrichtung (7, 8) eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, – einen Wärmetauscher (2) zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen (6, 3), – einen Umgehungskanal (12) und eine Luftstromstelleinrichtung (13, 14), die ausgebildet sind, den ersten Luftaustauschstrom (6) unter Umgehung des Wärmetauschers (2) in den Raum (17) hineinzuführen, – eine Messeinrichtung (18, 19) zur Messung der Temperatur von angesaugter Luft beider Luftaustauschströme (6, 3) und zur Abgabe von entsprechenden Temperatursignalen für eine Außentemperatur und eine Innentemperatur, – eine Eingabeeinrichtung (15), die dazu ausgebildet ist, dass ein Benutzer daran Vorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung (1) machen kann, und – eine Betriebssteuereinrichtung (11), die mit der Lüftereinrichtung (7, 8), der Luftstromstelleinrichtung (13, 14), der Messeinrichtung (18, 19) und der Eingabeeinrichtung (15) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, auf Basis der Vorgaben und der Temperatursignale die Lüftereinrichtung (7, 8) und die Luftstromstelleinrichtung (13, 14) zur Einstellung der Luftaustauschströme (6, 3) anzusteuern, – wobei die Eingabeeinrichtung (15) zur Anforderung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes, in dem der erste Luftaustauschstrom (6) durch den Umgehungskanal (12) fließt, ausgebildet ist, und – die Betriebssteuereinrichtung (11), sobald die Eingabeeinrichtung (15) eine Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes signalisiert, eine Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur ermittelt, indem sie von der Innentemperatur die Außentemperatur abzieht, und, wenn die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb steuert, indem sie die Luftstromstelleinrichtung (13, 14) so ansteuert, dass der erste Luftaustauschstrom (6) durch den Umgehungskanal (12) fließt, und die Lüftereinrichtung (7, 8) mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate betreibt, bis eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen oder die Eingabeeinrichtung (15) signalisiert, dass der geräuschintensive Direktlüftungsbetrieb abzuschalten ist.
Lüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (15) zusätzlich zur Vorgabe einer Wunschtemperatur ausgebildet ist und dass die Betriebssteuereinrichtung (11) die Außentemperatur über mindestens 16 h mittelt und bei Überschreitung eines Grenzwertes erkennt, dass momentan eine heizungsfreie Jahresperiode vorliegt, wobei die Betriebssteuereinrichtung (11) den Grenzwert abhängig von der Wunschtemperatur wählt.
Lüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine CO₂- und/oder Feuchtemesseinrichtung zur Messung des CO₂-Gehaltes und/oder der Feuchte im Raum (17) und zur Abgabe von CO₂- bzw. Feuchtemesswerten an die Betriebssteuereinrichtung (11) vorgesehen ist und dass die Betriebssteuereinrichtung (11) anhand der CO₂- bzw. Feuchtemesswerte erkennt, ob eine Person im Raum (17) ist und, solange keine Person im Raum (17) erkannt wird und die Differenz den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate steuert.
Lüftungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftstromstelleinrichtung (13, 14) eine erste Absperrklappe (13) zum Verschließen eines Ausgangs des Wärmetauschers (2) und eine zweite Absperrklappe (14) zum Verschließen des Umgehungskanals (12) aufweist und dass die Betriebssteuereinrichtung (11) im Direktlüftungsbetrieb die erste Absperrklappe (13) schließt und die zweite Absperrklappe (14) öffnet.
Lüftungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebssteuereinrichtung (11) im geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb die Lüftereinrichtung (7, 8) mit mindestens 80 % des Maximalwertes der Luftförderrate betreibt.
Lüftungsvorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtung (15) zusätzlich zur Vorgabe eines Komfortparameters ausgebildet ist und die Betriebssteuereinrichtung (11) die Luftförderrate der Lüftereinrichtung (7, 8) sowie den vorbestimmten Schwellwert abhängig vom Komfortparameters wählt.
Verfahren zum Betrieb einer Lüftungsvorrichtung zum Einbau in eine Außenwand (16) eines Raums (17), wobei – eine Lüftungsvorrichtung (1) verwendet wird, die aufweist: – eine Lüftereinrichtung (7, 8) zum Fördern eines ersten, in den Raum (17) hineinführenden Luftaustauschstroms (6) und einen zweiten, aus dem Raum (17) hinausführenden Luftaustauschstrom (3), wobei die Lüftereinrichtung (7, 8) eine variable Luftförderrate aufweist, die bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, – einen Wärmetauscher (2) zur Wärmeübertragung zwischen den Luftaustauschströmen (6, 3), und – einen Umgehungskanal (12), durch den der erste Luftaustauschstrom (6) unter Umgehung des Wärmetauschers (2) in den Raum (17) hineinführbar ist, – angesaugte Luft beider Luftaustauschströme (6, 3) gemessen wird, um eine Außentemperatur und eine Innentemperatur zu ermitteln, – Benutzervorgaben für einen Betrieb der Lüftungsvorrichtung (4) bereitgestellt werden, wobei die Benutzervorgaben eine Anforderung eines geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes sind, – nach Anforderung des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes eine Differenz zwischen Außentemperatur und Innentemperatur ermittelt und, solange die Differenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb betrieben wird, indem der erste Luftaustauschstrom (6) durch den Umgehungskanal (12) geführt wird und die Lüftereinrichtung (7, 8) mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate betrieben wird, bis eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen oder die Benutzervorgaben eine Abwahl des geräuschintensiven Direktlüftungsbetriebes anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzervorgaben zusätzlich eine Wunschtemperatur umfassen und dass die Außentemperatur über mindestens 16 h gemittelt und bei Überschreitung eines Grenzwertes erkannt wird, dass momentan eine heizungsfreie Jahresperiode vorliegt, wobei der Grenzwert abhängig von der Wunschtemperatur gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein CO₂- und/oder Feuchtewert im Raum (17) gemessen wird und anhand der CO₂- bzw. Feuchtemesswerte erkannt wird, ob eine Person im Raum (17) ist und, solange keine Person im Raum (17) erkannt wird und die Differenz den vorbestimmten Schwellwert überschreitet, die Lüftungsvorrichtung in den geräuschintensiven Direktlüftungsbetrieb mit mindestens 50 % des Maximalwertes der Luftförderrate gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Direktlüftungsbetrieb die Lüftereinrichtung (7, 8) mit mindestens 80 % des Maximalwertes der Luftförderrate betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzervorgaben einen Komfortparameter umfassen und die Luftförderrate der Lüftereinrichtung (7, 8) sowie der vorbestimmten Schwellwert abhängig vom Komfortparameters gewählt wird.